CN104212870B

CN104212870B - 一种发酵生产赖氨酸盐酸盐的工艺

Info

Publication number: CN104212870B
Application number: CN201410507164.3A
Authority: CN
Inventors: 郭永波; 董力青; 金同同
Original assignee: Hulunbuir Northeast Fufeng Biotechnology Co Ltd
Current assignee: Hulunbuir Northeast Fufeng Biotechnology Co Ltd
Priority date: 2014-09-28
Filing date: 2014-09-28
Publication date: 2017-05-17
Anticipated expiration: 2034-09-28
Also published as: CN104212870A

Abstract

本发明属于氨基酸生产领域，公开了一种发酵生产赖氨酸盐酸盐的工艺，其包括如下步骤：1）结晶葡萄糖母液的产生，2）制备培养基和发酵，3）过滤除菌，4）脱色，5）结晶以及6）制备饲料。本发明生产工艺制得产品产率和纯度高，大量使用了工业废料，降低企业成本，减少污染，提高资源利用率。

Description

一种发酵生产赖氨酸盐酸盐的工艺

技术领域

本发明属于氨基酸生产技术领域，具体涉及一种发酵生产赖氨酸盐酸盐的工艺。

背景技术

赖氨酸是人体必需氨基酸之一，能促进人体发育、增强免疫功能，并有提高中枢神经组织功能的作用。赖氨酸为碱性必需氨基酸。由于谷物食品中的赖氨酸含量甚低，且在加工过程中易被破坏而缺乏，故称为第一限制性氨基酸。赖氨酸是人体需要的一种氨基酸，一种不可缺少的营养物质。人们知道，蛋白质是构成人体细胞的主要成份，食物中的蛋白质进入人体后经过消化先分解成氨基酸，然后人体又利用这些氨基酸再合成新的人体蛋白质，如免疫抗体、消化酶、血浆蛋白、生长激素等都是合成后的人体蛋白质。在合成蛋白质的各种氨基酸中，L-赖氨酸是最重要的一种，少了它，其它氨基酸就受到限制或得不到利用，科学家称它为人体第一必需氨基酸。科学家还发现，L-赖氨酸是控制人体生长的重要物质抑长素 (Somatotation,ss) 中最重要的也是最必需的成份，对人的中枢神经和周围神经***都起着重要作用。人体不能自身合成L-赖氨酸，必须从食物中吸取赖氨酸是帮助其它营养物质被人体充分吸收和利用的关键物质，人体只有补充了足够的L-赖氨酸才能提高食物蛋白质的吸收和利用，达到均衡营养，促进生长发育。目前，生产赖氨酸的主要方法包括二步发酵法，直接发酵法，酶法等。但是，目前发酵培养基的成本较高，很多生产氨基酸的企业面临亏损，如何降低发酵成本是企业需要解决的问题。

结晶葡萄糖生产中，在结晶分离葡萄糖后，会存留大量的母液，这些母液干物浓度在50％左右，还原糖（DE值）含量在88％左右。由于该母液干物浓度低，极易发酵，存储期不能超过两天，加之其含水量50％左右，限制了远途运输，商品价值极低，而且成为新污染的可能又极大。母液回收重新结晶提取结晶葡萄糖，又会影响结晶葡萄糖的品质，不利用又会增加生产成本，造成极大的浪费。

目前结晶葡萄糖生产企业中一部分将产生的母液返回糖化工序重新糖化、浓缩、结晶生产结晶葡萄糖，随着母液返回次数的增加，结晶葡萄糖的质量会大幅下降且保存过程中易结块，因此需定期外排母液；其余企业生产全糖粉，主要用于中低档食品的食品甜味剂、固体饮料及饼干中，但市场需求量不大且分布较散。

发明内容

为了解决上述问题，降低企业成本，减少污染，提高资源利用率，本发明提出一种发酵生产赖氨酸盐酸盐的工艺。

为了实现上述目的，本发明是通过如下技术方案来实现的：

一种发酵生产赖氨酸盐酸盐的工艺，其包括如下步骤：1）结晶葡萄糖母液的产生，2）制备培养基和发酵，3）过滤除菌，4）脱色，5）结晶以及6）制备饲料；

具体地，包括以下步骤：

1）结晶葡萄糖母液的产生:

A：将糖液用活性炭脱色30min，再经过离子交换，将盐份和色素去除，使得透光率≥98%；

B：加入珍珠岩助滤剂，搅拌脱色30分钟，然后过滤；

C：将滤液浓缩蒸发至70-72%，然后结晶，离心分离晶体和母液，所得结晶体烘干后作为成品出售，所得母液即为结晶葡萄糖母液；

2）制备培养基和发酵：

选取谷氨酸棒状杆菌ATCC14997和黄色短杆菌ATCC14067作为发酵菌株；将两种菌液按照体积比为1∶1混合，两种菌液的浓度均为1×10⁸个/mL，混合菌液接入种子培养基中，接种量5%，培养至对数期，制得种子液；所述种子培养基：结晶葡萄糖母液2t、酵母粉140kg、玉米浆420 kg、MgSO₄35 kg、KH₂PO₄63kg、对氨基苯甲酸9.1kg、硫酸铵35kg、七水硫酸亚铁70kg，120℃灭菌15min，即得。

将种子液按照10％的接种量接种至发酵罐，进行好氧发酵，发酵48小时制得发酵液，发酵过程中持续加氯化铵作为发酵液中和剂，使酵液出料pH在7.0-7.2；发酵罐培养基：葡萄糖母液2t、玉米浆300 kg、氯化铵200kg、豆粕120kg、MgSO₄50 kg、KH₂PO₄38kg、对氨基苯甲酸15kg、七水硫酸亚铁10kg，120℃灭菌15min，即得；

3）过滤除菌：

发酵液经微滤膜过滤除菌，分别收集截留物和滤过液；然后将滤过液继续进行超膜过滤，收集浓缩液和渗透液；将上述截留物和浓缩液合并为混合料液备用；其中，微滤膜为无机陶瓷膜，截留分子量为2000MW，微滤温度为40℃；超滤膜截留分子量为300MW，超滤温度为40℃；

4）脱色：

将渗透液泵入脱色罐进行脱色处理，脱色罐中添加占渗透液质量0.5%的活性炭，控制脱色罐内的温度为45-50℃，脱色30min后用板框过滤去除活性炭得到液体A；

5）结晶：将液体A真空浓缩至固含量为70％，然后用盐酸调节PH7.0 后进入多效连续蒸发结晶器，离心分离，得到湿晶和母液；最后将湿晶用沸腾床50℃烘干，即得；运行过程中，多效连续蒸发结晶器蒸汽压力控制在0.20-0.55MPa，进料量30-35m³/h，一效温度85-96℃、四效温度49-65℃，出料浓度25Be°；

6）制备饲料：

将步骤3）所得混合料液和步骤5）所得母液合并得到液体B，然后往液体B中添加小麦秸秆粉、豆粕、花生壳粉以及麦麸，1000-1200转/min搅拌4-5min，通入蒸汽升温至100℃，蒸馏15分钟；然后将蒸馏物烘干，粉碎机粉碎即得；其中，小麦秸秆粉、豆粕、花生壳粉以及麦麸分别占液体B质量的8-10%，5-6％，3-4%和1-2%。

本发明取得的有益效果主要包括：

本发明将结晶葡萄糖废母液用作赖氨酸发酵的原料，降低了原料成本，使得废物再利用，整个过程无废弃物产生，真正实现了变废为宝和节能减排；本发明采用两种发酵菌株合理配伍，协同作用强，可大大提高了发酵效率；本发明结晶葡萄糖母液中所含的大量还原糖，少量蛋白质、生物素正好可以被赖氨酸生产菌所利用，本发明既避免了原料的浪费节约成本，又生产出了赖氨酸和高蛋白饲料产品，给企业带来了丰厚的利润，扭转了氨基酸生产企业的亏损现状。本发明大幅度降低了赖氨酸盐酸盐生产中硫酸铵、液氨、硫酸等原材料消耗，既提高了整体收率，同时实现了赖氨盐酸盐清洁化生产。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请具体实施例，对本发明进行更加清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

实施例1

一种发酵生产赖氨酸盐酸盐的工艺，其包括如下步骤：1）结晶葡萄糖母液的产生，2）制备培养基和发酵，3）过滤除菌，4）脱色，5）结晶以及6）制备饲料；具体包括以下步骤：

1）结晶葡萄糖母液的产生:

A：将玉米淀粉酶解制得的糖液用活性炭脱色30min，再经过离子交换，将盐份和色素去除，使得透光率≥98%；

B：加入珍珠岩助滤剂，搅拌脱色30分钟，然后过滤；

C：将滤液浓缩蒸发至70%，然后结晶，离心分离晶体和母液，所得结晶体烘干后作为成品出售，所得母液即为结晶葡萄糖母液；

2）制备培养基和发酵：

选取谷氨酸棒状杆菌ATCC14997（可参见Appl Microbiol Biotechnol. 2010Aug;87(5):1855-66.等）和黄色短杆菌ATCC14067（可参见CN1305009A以及CN1284560A等文献）作为发酵菌株；将两种菌液按照体积比为1∶1混合，两种菌液的浓度均为1×10⁸个/mL，混合菌液接入种子培养基中，接种量5%，培养至对数期，制得种子液；所述种子培养基：结晶葡萄糖母液2t、酵母粉140kg、玉米浆420 kg、MgSO₄35 kg、KH₂PO₄63kg、对氨基苯甲酸9.1kg、硫酸铵35kg、七水硫酸亚铁70kg，120℃灭菌15min，即得。

将种子液按照10％的接种量接种至发酵罐，进行好氧发酵，发酵48小时制得发酵液，发酵过程中持续加氯化铵作为发酵液中和剂，使发酵液出料pH在7.0-7.2；发酵罐培养基：葡萄糖母液2t、玉米浆300 kg、氯化铵200kg、豆粕120kg、MgSO₄50 kg、KH₂PO₄38kg、对氨基苯甲酸15kg、七水硫酸亚铁10kg，120℃灭菌15min，即得；其中，发酵液中赖氨酸含量为18.6g/100ml，较谷氨酸棒状杆菌ATCC14997或黄色短杆菌ATCC14067单一菌株发酵提高30％以上。

3）过滤除菌：

4）脱色：

将渗透液泵入脱色罐进行脱色处理，脱色罐中添加占渗透液质量0.5%的活性炭，控制脱色罐内的温度为50℃，脱色30min后用板框过滤去除活性炭得到液体A；

5）结晶：将液体A真空浓缩至固含量为70％，然后用盐酸调节PH7.0 后进入多效连续蒸发结晶器，离心分离，得到湿晶和母液；最后将湿晶用沸腾床50℃烘干，即得；运行过程中，多效连续蒸发结晶器蒸汽压力控制在0.35MPa，进料量30m³/h，一效温度85℃、四效温度55℃，出料浓度25Be°；所得晶体含量大于98.5％；

6）制备饲料：

将步骤3）所得混合料液和步骤5）所得母液合并得到液体B，然后往液体B中添加小麦秸秆粉、豆粕、花生壳粉以及麦麸，1000-1200转/min搅拌4-5min，通入蒸汽升温至100℃，蒸馏15分钟；然后将蒸馏物烘干，粉碎机粉碎即得；其中，小麦秸秆粉、豆粕、花生壳粉以及麦麸分别占液体B质量的8%，5％，3%和1%。经检测，该饲料蛋白含量36.7%，无机矿物质含量5.4%，赖氨酸组分含量6.2%，其余为淀粉、糖类物质及少量其他氨基酸。

实施例2

具体包括以下步骤：

1）结晶葡萄糖母液的产生:

B：加入珍珠岩助滤剂，搅拌脱色30分钟，然后过滤；

C：将滤液浓缩蒸发至72%，然后结晶，离心分离晶体和母液，所得结晶体烘干后作为成品出售，所得母液即为结晶葡萄糖母液；

2）制备培养基和发酵：

将种子液按照10％的接种量接种至发酵罐，进行好氧发酵，发酵48小时制得发酵液，发酵过程中持续加氯化铵作为发酵液中和剂，使发酵液出料pH在7.2；发酵罐培养基：葡萄糖母液2t、玉米浆300 kg、氯化铵200kg、豆粕120kg、MgSO₄50 kg、KH₂PO₄38kg、对氨基苯甲酸15kg、七水硫酸亚铁10kg，120℃灭菌15min，即得；其中，发酵液中赖氨酸含量为18.7g/100ml，较谷氨酸棒状杆菌ATCC14997或黄色短杆菌ATCC14067单一菌株发酵提高30％以上。

3）过滤除菌：

4）脱色：

将渗透液泵入脱色罐进行脱色处理，脱色罐中添加占渗透液质量0.5%的活性炭，控制脱色罐内的温度为45℃，脱色30min后用板框过滤去除活性炭得到液体A；

5）结晶：将液体A真空浓缩至固含量为70％，然后用盐酸调节PH7.0 后进入多效连续蒸发结晶器，离心分离，得到湿晶和母液；最后将湿晶用沸腾床50℃烘干，即得；运行过程中，多效连续蒸发结晶器蒸汽压力控制在0.55MPa，进料量35m³/h，一效温度96℃、四效温度60℃，出料浓度25Be°；所得晶体含量大于98.5％；

6）制备饲料：

将步骤3）所得混合料液和步骤5）所得母液合并得到液体B，然后往液体B中添加小麦秸秆粉、豆粕、花生壳粉以及麦麸， 1200转/min搅拌5min，通入蒸汽升温至100℃，蒸馏15分钟；将蒸馏物烘干，粉碎机粉碎即得；其中，小麦秸秆粉、豆粕、花生壳粉以及麦麸分别占液体B质量的10%，6％，4%和1%。经检测，该饲料蛋白含量37.3%，无机矿物质含量5.1%，赖氨酸组分含量6.7%，其余为淀粉、糖类物质及少量其他氨基酸。

最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims

1.一种发酵生产赖氨酸盐酸盐的工艺，其特征在于，所述工艺包括如下步骤：1）结晶葡萄糖母液的产生，2）制备培养基和发酵，3）过滤除菌，4）脱色，5）结晶以及6）制备饲料；

所述1）结晶葡萄糖母液的产生，包括如下步骤：

B：加入珍珠岩助滤剂，搅拌脱色30分钟，然后过滤；

所述2）制备培养基和发酵，包括如下步骤：

将谷氨酸棒状杆菌ATCC14997和黄色短杆菌ATCC14067按照体积比为1∶1混合得到混合菌液，混合菌液接入种子培养基中，接种量5%，培养制得种子液；将种子液按照10％的接种量接种至发酵罐，进行好氧发酵，发酵48小时制得发酵液，发酵过程中持续加氯化铵作为发酵液中和剂，使发酵液出料pH在7.0-7.2；

所述种子培养基按照如下方法制备：结晶葡萄糖母液2吨、酵母粉140kg、玉米浆420kg、MgSO₄35 kg、KH₂PO₄63kg、对氨基苯甲酸9.1kg、硫酸铵35kg、七水硫酸亚铁70kg，120℃灭菌15min，即得；

所述发酵罐培养基按照如下方法制备：葡萄糖母液2吨、玉米浆300kg、氯化铵200kg、豆粕120kg、MgSO₄50 kg、KH₂PO₄38kg、对氨基苯甲酸15kg、七水硫酸亚铁10kg，120℃灭菌15min，即得；

所述3）过滤除菌，包括如下步骤：

发酵液经微滤膜过滤除菌，分别收集截留物和滤过液；然后将滤过液继续进行超滤膜过滤，收集浓缩液和渗透液；将上述截留物和浓缩液合并为混合料液备用；其中，所述微滤膜为无机陶瓷膜，截留分子量为2000MW，微滤温度为40℃；所述超滤膜截留分子量为300MW，超滤温度为40℃；

所述4）脱色，包括如下步骤：

所述5）结晶，包括如下步骤：

将液体A真空浓缩至固含量为70％，然后用盐酸调节PH7.0 后进入多效连续蒸发结晶器，离心分离，得到湿晶和母液；最后将湿晶用沸腾床50℃烘干，即得赖氨酸盐酸盐；

所述6）制备饲料，包括如下步骤：

将步骤3）所得混合料液和步骤5）所得母液合并得到液体B，然后往液体B中添加小麦秸秆粉、豆粕、花生壳粉以及麦麸，1000-1200转/min搅拌4-5min，随后通入蒸汽升温至100℃，蒸馏15分钟；最后将蒸馏物烘干，粉碎机粉碎即得；其中，小麦秸秆粉、豆粕、花生壳粉以及麦麸分别占液体B质量的8-10%，5-6％，3-4%和1-2%。